冲砂管柱的制作方法

本实用新型涉及冲砂工具技术领域，具体涉及一种冲砂管柱。

背景技术：

油井出砂后如果不能将出砂带出地面，随着井内砂子逐渐沉积，砂柱增高将会堵塞出油通道，增加液流阻力，从而造成油井减产甚至停产，同时还会损坏井下设备造成井下砂卡事故，因此，必须采取措施清除沉砂。常用的清除沉砂的手段包括机械捞砂和水力冲砂，机械捞砂每次能够捞取的砂柱高度有限，需要多次重复起下管柱，作业时间长且成本较高。水力冲砂是通过油管下入冲砂管柱，通过高速流动的液体将井底砂堵冲散，并借用液体循环上返的携带能力将冲散的砂子带出地面。由于长期开采后地层亏空，部分油井可能出现油层漏失现象，水力冲砂时上返的冲砂液将会携带砂子进入亏空地层，使冲砂液无法形成循环，从而导致冲砂失败。

为解决上述问题，授权公告号为cn203022643u的实用新型专利公开了一种漏失油层双管连续冲砂管柱，该冲砂管柱通过上、下封隔器将漏失油层封隔开，冲砂液从油套环空进入，经过外冲管柱和内冲管柱之间的环形通道向下流出冲击井底砂堵，被冲散的砂子在冲砂液的携带下通过内冲管柱向上返出地面。该冲砂管柱在使用时，冲砂液在冲砂过程中不经过漏失油层，而是经过外冲管柱和内冲管柱之间的环形通道形成循环，但是，该冲砂管柱为反循环冲砂管柱，冲砂液对井底砂堵的冲击力较小，因此作业时间较长、作业效率较低。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种冲砂管柱，以解决现有技术中反循环冲砂管柱作业时间长、效率低的问题。

为实现上述目的，本实用新型冲砂管柱的技术方案是：

冲砂管柱包括：上封隔器，为皮碗开口朝上的皮碗封隔器，包括上主管；下封隔器，包括连接在上主管下端的下主管，下封隔器为皮碗封隔器，皮碗封隔器包括套装在下主管上且开口朝下的皮碗；或者下封隔器为扩张式封隔器，扩张式封隔器包括套装于下主管上的扩张式胶筒，且所述下主管上设有用于将液体引向扩张式胶筒以使扩张式胶筒外扩密封油套环空的传压孔；使用时上、下封隔器分别置于漏失油层的上下两侧；中心管，上下穿装在上、下主管内，与两主管径向间隔而形成环形过流通道；转接接头，上端用于连接油管，下端内侧与所述中心管的上端连接，下端外侧与所述上主管的上端直接连接或者通过加长管与所述上主管的上端连接，转接接头封闭所述环形过流通道的上端，上主管上于对应皮碗的上方位置处或加长管上设有连通油套环空与环形过流通道的进液口；液流换向部件，连接在下主管下端，具有相互独立的进液通道和返液通道，进液通道上下贯穿液流换向部件，进液通道具有位于液流换向部件上端端部的偏心进口和位于液流换向部件下端端部的中心出口，偏心进口与所述环形过流通道连通；返液通道具有位于液流换向部件下端侧部的侧向进口和位于液流换向部件上端端部的中心回口，中心回口与所述中心管下端密封相连。

本实用新型的有益效果是：向油套环空中注入冲砂液，由于上封隔器的封堵作用，冲砂液将只能通过进液口进入环形过流通道内，然后经过液流换向部件上端端部的偏心进口进入进液通道，并通过液流换向部件下端端部的中心出口向下流出冲击井底砂堵，冲砂液经过进液通道后冲砂方式由反冲砂转换为正冲砂，从而保证冲砂液具有较大的冲击力，确保冲砂能力；由于下封隔器的封堵作用，冲砂液携带砂子上返时将只能通过液流换向部件下端侧部的侧向进口进入返液通道，并通过液流换向部件上端端部的中心回口进入中心管内，最后通过与转接接头连接的油管返出地面。上、下封隔器配合使用将漏失油层隔开，阻止冲砂液及携砂液进入漏失油层，使携砂液在不经过漏失油层的情况下实现反循环正冲砂，冲砂液全部用来冲砂携砂，因此加快了冲砂速度，缩短了作业时间，提高了作业效率。冲砂过程中，随着砂面下降，需要不断下放冲砂管柱，上封隔器采用皮碗封隔器，下封隔器采用皮碗封隔器或扩张式封隔器，便于在冲砂时上提和下放管柱。

液流换向部件包括与下主管相连的外管和相对固定地设于外管中的内管，内、外管径向间隔而形成环空，环空的上端具有所述偏心进口，偏心进口连通内、外管之间的环空和所述环形过流通道，内管上沿上下方向设有内管进液口和侧向开口，内管中设有隔板，隔板将内管进液口与侧向开口分隔开，隔板上端位于内管进液口上方，隔板下端位于侧向开口下方，环空内密封设有环形密封件而将环空分隔成上下两部分，上部分环空与隔板下方的内管的内腔形成所述进液通道，下部分环空以及隔板上方的内管的内腔形成所述返液通道。通过内管、外管和隔板形成相对独立的进液通道和返液通道，结构简单。

所述环形密封件为金属环，金属环内周固定在内管上、外周固定在外管上。金属环不仅起到阻挡液体的作用，也能够保证内、外管之间不会发生相对的摆动，相比橡胶材质的环形密封件而言，避免内、外管之间相对摆动而出现密封失效的问题。

所述隔板包括竖板和连接在竖板两端的上、下斜板，上斜板上端、下斜板下端均与内管密封连接。通过上、下斜板对冲砂液进行引导，减小冲砂液的冲击力损失，使冲砂液能够尽快通过进液通道冲击井底砂堵，加快冲砂速度。

所述中心管下端连接有插管，插管与所述内管密封插套配合。中心管通常采用油管，油管两端通常设有油管扣也就是螺纹连接段，如果将中心管直接与内管连接，就需要在内管的管壁上设置螺纹段，密封效果难以保证，在中心管下端连接插管，通过插管与内管插套配合则更容易实现且密封效果容易保证。

所述内管的内壁面上设有密封圈，插管插入后挤压密封圈从而实现与内管的密封配合。将密封圈设在内管的内壁面上能够更好的避免密封失效。

所述内管下端设有冲砂笔尖。仅仅依靠冲砂液的冲击力并不足以将井底砂堵冲散，通过设置冲砂笔尖，利用冲砂笔尖的底部尖端将坚硬沙面搓碎，从而缩短将冲散砂堵所需要的时间，提高冲砂效率。

所述外管螺纹连接于下主管下端，内管通过位于内、外管之间的连接环固定设置在外管上，连接环上沿周向间隔排布有多个所述偏心进口。

液流换向部件还包括连接接头，连接接头的上端与下主管相连，下端内侧与所述内管连接，下端外侧与所述外管连接，连接接头上沿周向间隔排布有多个所述偏心进口。

上主管与下主管之间连接有连接管组件，连接管组件长度可调。不同作业井的漏失油层厚度可能不同，可根据漏失油层厚度调节连接管组件的长度，使上、下封隔器始终能够置于漏失油层的上下两侧，达到隔开漏失油层的目的，使冲砂管柱能够适用于漏失油层厚度不同的生产井。

附图说明

图1为本实用新型的冲砂管柱的具体实施例1的结构示意图；

图2为液流换向部件的结构示意图（箭头表示冲砂液流动方向）；

图3为本实用新型的冲砂管柱的实施例2中液流换向部件的结构示意图（箭头表示冲砂液流动方向）；

图中：1-外部管柱；100-环形过流通道；2-中心管；3-上封隔器；300-上主管；301-皮碗；302-进液口；4-下封隔器；400-下主管；401-扩张式胶筒；402-传压孔；5-连接管组件；6-转接接头；7-液流换向部件；71-外管；72-内管；721-内管进液口；722-侧向开口；73-隔板；74-密封环；75-进液通道；751-偏心进口；752-中心出口；76-返液通道；760-中心回口；77-密封圈；78-环形连接筋；8-插管；9-冲砂笔尖；10-换向接头。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步说明。

本实用新型的冲砂管柱的具体实施例1，如图1至图2所示，包括外部管柱1和穿装在外部管柱1内的中心管2，中心管2与外部管柱1径向间隔而形成环形过流通道100。外部管柱1上连接有上、下封隔器，上封隔器3为皮碗封隔器，包括上主管300，上主管300外部设有开口朝上的皮碗301。下封隔器4为扩张式封隔器，包括下主管400，下主管400外部套装有扩张式胶筒401，下主管400上设有传压孔402。上、下主管之间连接有连接管组件5，连接管组件5长度可调。冲砂管柱还包括转接接头6，转接接头6上端用于连接油管，转接接头6的下端内侧与中心管2上端连接，下端外侧与上主管300的上端连接，从而将环形过流通道100的上端封闭。上主管300上于皮碗301的上方位置处设有连通油套环空与环形过流通道100的进液口302。

下主管400下端连接有液流换向部件7，如图2所示，液流换向部件7包括外管71和设于外管71中的内管72，内管72与外管71之间相对固定，具体地，在外管71和内管72的上方安装有连接接头（图中未画出），连接接头的上端与下主管400相连，下端内侧与内管72相连，下端外侧与外管71相连，在连接接头上沿周向间隔设置多个偏心进口751。

内、外管径向间隔而形成环空，环空上端通过偏心进口751与环形过流通道100连通。中心管2下端连接有插管8，插管8下端为上大下小的锥形，内管72的内壁面上设有密封圈77，插管8密封插套在内管72中。内管72上沿上下方向设有内管进液口721和侧向开口722，内管72中设有隔板73，通过隔板73将内管进液口721与侧向开口722分隔开。隔板73包括竖板和连接在竖板两端的上、下斜板，上斜板上端、下斜板下端均与内管72密封连接。上斜板上端位于内管进液口721上方，下斜板下端位于侧向开口722下方。环空内设有密封环74而将环空分隔成上下两部分，上部分环空与隔板73下方的内管72内腔连通而形成进液通道75，进液通道75上下贯穿液流换向部件7。内管72的下部端口构成进液通道75的中心出口752。下部分环空与隔板73上方的内管72内腔连通而形成返液通道76，内管72的上部端口构成返液通道76的中心回口760。

本实施例中，密封环74为金属环，金属环的内周焊接在内管72上，外周焊接在外管71上，金属环不仅起到阻挡液流通过的作用，还起到对内管72进行扶正，保证内、外管之间不会发生相对摆动的作用。

内管72下端设有冲砂笔尖9，冲砂笔尖9的内腔与进液通道75的中心出口752连通，利用冲砂笔尖9的底部尖端将坚硬沙面搓碎，从而缩短将冲散砂堵所需要的时间，提高冲砂效率。

使用时，根据作业井的漏失油层厚度调节连接管组件5的长度，使上、下封隔器之间的距离不小于漏失油层厚度，然后通过转接接头6将冲砂管柱与油管固定连接并随油管下入井中设计深度，使上、下封隔器分别位于漏失油层的上下两侧。接下来向油套环空注入冲砂液，上封隔器3的皮碗301与套管内壁过盈配合，通过液压差实现坐封。由于上封隔器3封堵在漏失油层的上侧，因此冲砂液将不能继续通过油套环空中向下流动，而只能通过上主管300上的进液口302进入中心管2与外部管柱1之间的环形过流通道100内，并经过下主管400上的传压孔402径向挤压下封隔器4的胶筒，下封隔器4实现坐封。冲砂液继续经过液流换向部件7上端端部的偏心进口751进入进液通道75，然后通过液流换向部件7下端端部的中心出口752向下流出冲击井底砂堵，冲砂液经过进液通道75后冲砂方式由反冲砂转换为正冲砂，从而保证冲砂液具有较大的冲击力，确保冲砂能力。由于下封隔器4封堵在漏失油层的下侧，携沙液上返时将只能通过液流换向部件7下端侧部的侧向进口进入返液通道76，并通过液流换向部件7上端端部的中心回口760进入中心管2内，最后通过与转接接头6连接的油管返出地面。

通过上、下封隔器配合使用将漏失油层隔开，阻止冲砂液及携砂液进入漏失油层，使携砂液在不经过漏失油层的情况下实现反循环正冲砂，冲砂液全部用来冲砂携砂，因此加快了冲砂速度，缩短了作业时间，提高了作业效率。

考虑到冲砂过程中，随着砂面下降，需要不断下放冲砂管柱，如果采用机械坐封式封隔器，上提、下放管柱较为不便，因此本实施例中上封隔器3采用的是皮碗301开口朝上的皮碗封隔器，下封隔器4采用的是扩张式封隔器。当然，在其他实施例中，下封隔器4也可以采用皮碗开口朝下的皮碗封隔器，但同时存在的问题是下放管柱时皮碗与套管内壁面磨损较大，因此优选采用扩张式封隔器。

上述实施例1中仅提供了液流换向部件7的其中一种实施方式，在其他实施例中，液流换向部件7还可以为其他结构。比如，在实施例2中，如图3所示，液流换向部件7包括外管71和内管72，内、外管之间通过多个环形连接筋78相连，外管71的管壁上设有侧向开口722，侧向开口722处设有换向接头10，换向接头10的上端与内管72下端相连，内、外管之间的环空以及换向接头10以下的外管71的内腔形成进液通道75，接头内腔以及内管72内腔形成返液通道76，冲砂液经过进液通道75后冲砂方式由反冲砂转换为正冲砂，从而保证冲砂液具有较大的冲击力，确保冲砂能力。

又比如，在实施例3中，液流换向部件包括柱体，柱体上端端部设有中心盲孔，中心盲孔的孔口螺纹装配有密封筒，中心管下端连接的插管密封插套于密封筒内，柱体上设有连通中心盲孔与柱体外部的若干径向穿孔，中心盲孔与径向穿孔形成返液通道，柱体上偏心设有多个上下延伸的偏心孔，偏心孔与径向穿孔周向间隔，偏心孔以及中心盲孔以下的柱体的内腔形成进液通道，冲砂液经过进液通道后冲砂方式由反冲砂转换为正冲砂，从而保证冲砂液具有较大的冲击力，确保冲砂能力。

上述实施例1中，隔板包括竖板和连接在竖板两端的上、下斜板，两斜板主要用于对冲砂液进行引导。在其他实施例中，隔板也可以包括竖板和连接在竖板两端的上、下连接板，竖板的长度与内管进液口上端和侧向开口下端之间的距离相等，两连接板均为水平板。或者，隔板为由上向下朝向侧向开口延伸的倾斜板，倾斜板的上下两端分别与内管密封连接。

上述实施例1中，中心管下端连接有插管，插管与内管密封插套配合。在其他实施例中，也可以直接将中心管下端密封插套在内管中。

上述实施例1中，内管内壁面上设有密封圈，以实现插管与内管的密封插套配合。在其他实施例中，也可以将密封圈设在插管的外表面上。

上述实施例1中，插管下端为上大下小的锥形，以便于插管顺利插入内管中。在其他实施例中，插管下端也可以不设为锥形，使插管各部位直径一致。

上述实施例1中，转接接头的下端外侧直接与上主管上端连接，上主管上设有连通油套环空与环形过流通道的进液口。在其他实施例中，转接接头的下端外侧还可以通过加长管与上主管的上端连接，此时在加长管上设置连通油套环空与环形过流通道的进液口。

上述实施例1中，上主管与下主管之间连接有连接管组件，连接管组件长度可调，连接管组件长度可调的方式包括改变连接管组件中连接管的数量或者改变连接管的长度等。在其他实施例中，连接管组件也可以长度固定，此时上、下封隔器之间的距离就不可改变，冲砂管柱将只能适用于漏失油层厚度不超过上、下封隔器之间的距离的作业井，适用性较差。当然，当漏失油层厚度较小时，不需要通过连接管组件增大上、下封隔器之间的距离时，也可以直接将上主管与下主管固定连接。

上述实施例1中，内、外管之间通过连接接头实现相对固定，其他实施例中，可以在内管和外管的上端之间设置连接环，连接环内端与内管焊接相连，外端与外管焊接相连，偏心进口设置在连接环上即可。

上述实施例1中，内、外管之间通过连接接头实现相对固定，中心管通过插管插入内管中，其他实施例中，可以将外管固定在下主管上，内管固定在中心管上，此时，密封环需要在内、外管旋装到位后再进行焊接固定。

上述实施例1中，密封环为金属环，起到扶正内管的作用，其他实施例中，密封环可以为橡胶环，此时，为了扶正内管，可以在内、外管之间另外设置支撑筋。